DE2829054C3 - Verfahren zur Herstellung eines Kaminrohres - Google Patents

Description

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55-75 Gew.-% Schieferton

10-25 Gew.-% Schamotte der Körnung

0 bis 4 mm
5-20 Gew.-% Texturgranulatkorn

(Körnung 2-6 mm;

> 180 N/mm² Härte) 10-20 Gew.-% Wasser

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse verwendet wird, die die folgende Zusammensetzung aufweist:

58-63 Gew.-% Schieferton
18-20 Gew.-% Schamotte
4- 6 Gew.-% Basaltkorn (von 4 bis 5 mm;

von 200 bis 240 N/mm² Härte) 3- 5 Gew.-% Schamottekorn (von 3 bis 4 mm;

von 180 bis 200 N/mm² Härte) 12-14 Gew.-% Wasser.

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65 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kaminrohres gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs L

Derartige Kaminrohre werden meist unter Verwendung von Ton und Schamotte in einem keramischen Brand hergestellt. Sie werden in der Regel in mehrschaligen Haus- und Heizungsschornsteinen eingesetzt, die mit mit festen und/oder flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen betriebenen Heizungsanlagen in Verbindung stehen. Ein Hausschornstein soll daher ausreichend widerstandsfähig gegen die Beanspruchung durch Feuer, Rauch bzw. Abgase sowie durch Kehrgeräte sein (DIN 18 160). Insofern muß das Kaminrohr als Baustein des Schornsteins feuer- und säurebeständig, gasdicht und versottungssicher sein sowie insbesondere eine ausreichende Druckfestigkeit und Temperaturwechselbestäiidigkeit aufweisen. Neben der Druckfestigkeit ist in Verbindung mit der Forderung der Aufrechterhaltung der Gasdichtigkeit im Betrieb die Temperaturwechselbeständigkeit eine wichtige Eigenschaft, die ein Kaminrohr besitzen muß. Denn die Heizungsanlage beaufschlagen einen Schornstein und damit das Kaminrohr weder kontinuierlich noch mit Rauch oder Abgasen gleichbleibender Temperatur. Vielmehr kann der Temperatureinfluß sehr unbeständig und wechselhaft sein.

Ein Kaminrohr, das die im Betrieb durch Temperaturschwankungen auftretenden Gefugespannungen nicht kompensieren kann, reißt. Durch die Rißbildung geht in der Regel die Gasdichtigkeit und Festigkeit des Schornsteins verloren, was zu erheblichen Schäden fuhren kann.

Keramische Scherben weisen in der Regel Poren auf. Es ist z. B. bekannt, daß in Ziegeleiprodukten Texturen vorhanden sein können. Man spricht von einem »Textur-Befall«, weil die Textur unerwünscht ist und Mittel angewendet werden, den »Textur-Befall« auszumerzen. Bei einer derartigen Textur unterscheidet man zwischen einer Primär- und einer Sekundär-Textur. Die Primär-Textur charakterisiert die Form, Größe und Verteilung der Einzelteilchen und der dadurch gebildeten Poren, während die Sekundär-Textur die durch einen Fließvorgang erzwungene Lage der Teilchen zueinander und den Gefugeaufbau der verformten Masse beschreibt.

In der Schrifttumsstelle »Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft«, Band 49,1972, Nr. 6, Seiten 179-184, wird auf Seite 180 unter Punkt 2. »Die Steinzeugeigenschaften« erwähnt, daß die geforderte Temperaturwechselbeständigkeit u. a. erzielt wird durch allgemeine die Festigkeit erhöhende Maßnahmen oder durch die Entwicklung von Gefügen mit andersartigen kristallinen Bestandteilen, die durch niedrige Wärmedehnung ausgezeichnet sind. Auf Seite 181 wird in der rechten Spalte im 1. Absatz berichtet, daß kerb formige Poren, wie sie sich durch grobe Schamottierungsanteile ergeben, besonders ungünstig sind und es wird die Lehre erteilt, kleinere Körner oder mitschwindende Schamottekörner zu verwenden. Diese vorgeschlagenen Maßnahmen sind in der Praxis nicht kontrollierbar und bedeuten einen nicht unerheblichen Aufwand fur die Herstellung der Produkte.

Aufgabe der Erfindung ist, die Neigung zur Rißbildung in einem keramisch gebrannten Kaminrohr durch Erhöhung der Temperaturwechselbeständigkeit zu mindern.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteil-

hafte Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Der Scherben des Keramikrohres weist im Querschnittsbild langgestreckte, geschlossene Porenkammern auf, deren Längsachsen annähernd parallel zur Wandung des Kaminrohres liegen. In einer Kammerecke der Kammer lagert ein Korn, vorzugsweise ein Gesteinskorn, wobei die Gesteinskörner iu der jeweiligen Kamirvr in der gleichen Ecke der Kammer sitzen. Insofern ergibt sich die Textur aus den schmalen, läng-Hch ausgebildeten, wandparallel orientierten Porenkammern mit in der jeweils entsprechenden gleichen Ecke sitzenden Gesteinskörnern. Dabei kommt es nicht darauf an, daß die angenommene Längsachse der Porenkammern senkrecht oder parallel zur Kaminrohrlängsachse verläuft. Wesentlich ist, daß der überwiegende Teil der Kammern räumlich richtungsorientiert ist.

Durch die Porenkammern wird die Porosität des Scherbens erheblich größer. Sie kann bis auf das Dreifache des Ausgangsscherbens gesteigert werden. Die Wasseraufnahme des Kaminrohres dagegen wird nicht im entsprechenden Maß erhöht, weil es sich meist um geschlossene Kammern handelt und die Kammern in der Regel nicht mit der Außenmantelpreßhaut des Kaminrohres in Verbindung stehen. Insofern wird auch die Gasdichtigkeit, die das Kaminrohr »von Hause aus« aufweist, nicht beeinträchtigt. Die Porosität erhöht sich in Abhängigkeit von der Zugabemenge und der Korngröße des Zuschlagstoffes. Die Rohdichte des Scherbens wird durch die Porosität und das spez. Gewicht des Zuschlagstoffes bestimmt.

Durch die wandparallel orientierte texturierte Porosität in Form von Porenkammern wird die Druckfestigkeit - gemessen durch Belastung in Längsachsrichtung des Rohres - nicht derart beeinflußt, daß das Rohr den Anforderungen insoweit nicht genügt. Wesentlich ist jedoch, daß durch die texturierte Kammerporosität die Temperaturwechselbeständigkeit erheblich gesteigert und damit verbunden die Neigung zur Rißbildung vermindert werden kann. Dieser erhebliche Fortschritt wird anhand des folgenden Beispiels dargestellt.

Beispiel

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Verglichen wird ein herkömmliches Schamotte-Kaminrohr mit einem homogenen Gefiige bekannter Struktur und ein Kaminrohr der gleichen Struktur, jedoch mit der erfindungsgemäßen hergestellten Porenkammertextur.

Die Bestimmung der Temperaturwechselbeständigkeit erfolgt in Anlehnung an DIN 51 068, Blait 1, wobei die Proben einen Durchmesser von 50 mm und eine Höhe von 25 mm (entsprechend der Wanddicke des Rohres) haben.

Festgestellt wird die Anzahl der Prüfgänge, die die Probe bis zur Zerstörung nach DIN 51 068 aushält. Aus einer Prüfserie von zehn Prüfversuchen ergab sich, daß ein handelsübliches Kaminrohr i bis 5 und das erfindungsgemäße hergestellte Prüfrohr 15 bis 35 Prüfgänge aushäll.

Dabei wurden folgende Porositäten gemessen: bei den handelsüblichen Kaminrohren zwischen 6,3 und 8,6% und bei den erfindungsgemäßen hergestellten Kaminrohren zwischen 13,2 und 18,6%.

Es werden Gesteinskörner mit Korngrößen von 2 bis 6 mm verwendet, die eine Härte über 180 N/mm² nach Frechen und eine Abriebfestigkeit von weniger als 8 cm³/50 cm² (gemessen nach Böhme gemäß DIN 52108) aufweisen. Selbstverständlich ist es auch möglich, synthetisch hergestellte Körner unter anderem in Form von Abfallprodukten wie z. B. granulierte Schlacken zu verwenden. Weiterhin sind natürliche Mineralien wie z. B. Korund einsetzten Als Gesteinskorn wird vorzugsweise Basalt verwendet. Gute Ergebnisse werden auch erzielt, wenn hartgebrannte Schamottekörner zugesetzt werden. Die Zusatzmenge und Korngröße richtet sich nach der gewünschten Erhöhung der Porosität. Es werden Gesteinskörner in Mengen von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gemenge, zugesetzt. Die Wahl der Härte der Körner dagegen ist abhängig vom Abriebeinfluß der Masse, in die die Körner eingebettet sind. Denn die Körner sollen möglichst scharfkantig sein und beim Strangpressen nicht zerstört werden. Vielmehr soll die Masse an der Kornoberfläche vorbeigleitend einen Hohlraum, nämlich die Porenkammer, bilden, ohne daß dabei das Korn zermürbt wird. Durch den Preßvorgang werden die Kammern aufgebaut, wobei das Gesteinskorn nach dem Pressen in der Ecke, in der die Preßkraft angegriffen hat, die Kammer begrenzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so gesteuert werden, daß beim Strangpressen entweder die Gesteinskörner in der Masse wandern oder die Masse an den Gesteinskörnern vorbeifließt und die Gesteinskörner beim Pressen abgebremst werden. In jedem Falle muß das Mischungsverhältnis des Gemenges und seine Bildsamkeit derart gewählt werden, daß sich beim Strangpressen vom Gesteinskorn ausgehend ein Hohlraum ausbilden kann, der nach dem Pressen nicht wieder zusammenfällt und auch im Brand nicht zu einer Dehnung oder Schwindung des Scherbens führt.

Besonders gut texturierte Scherben erhält man, wenn man zum Strangpressen eine Schneckenpresse verwendet und Feuchtigkeitsgehalte des Gemenges einstellt, die zwischen 10 und 20, vorzugsweise bei 12 Gew.-% liegen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Masse wird so gewählt, daß die beim Pressen entstandenen Poren nicht wieder zusammengedrückt werden. Ferner ist vorteilhaft, das feuchte Gemenge vor dem Pressen mit Heißdampf zu beaufschlagen und dadurch die Temperatur der Masse auf 55 bis 70°C zu erhöhen. Die Masse soll einen BiIdsamkeitswert nach Pfefferkorn von 1,2 bis 1,5 aufweisen. Es kommt nicht darauf an, daß die Körner nach dem Brand noch erkennbar in der Kammer vorhanden sind. Sie können während des Brandes schmelzen und eine Verglasung und damit Verfestigung der Porenkammer herbeiführen, was zur Festigkeitssteigerung des Kaminrohres beitragen kann. Vorzugsweise soll jedoch das Korn in der Ecke der Kammer auch nach dem Brand noch sitzen, weil dadurch die Festigkeit des Kaminrohres einen optimalen Wert erreicht. Denn die Körner stützen offenbar die Kammerwandungen bei Druckbelastungen derart ab, daß die Kammern keine beachtliche Schwächung des Scherbengefüges darstellen.
Bevorzugt verwendete Gemenge besieheiiii aus.

55-75 Gew.-% Schieferton

10-25 Gew.-% Schamotte der Körnung

0 bis 4 mm
5-20Gew.-% Texturgranulatkorn

(Körnung 2-6 mm;

> 180 N/mm² Härte)
10-20 Gew.-% Wasser.

Insbesondere werden Gemenge verwendet, die die folgende Zusammensetzung aufweisen:

58-63 Gew.-% Schieferton
18-20 Gew.-% Schamotte
4- 6 Gew.-% Basaltkorn (von 4 bis 5 mm;

von 200 bis 240 N/mm² Härte)
3- 5 Gew.-% Schamottekorn (von 3 bis 4 mm;

von 180 bis 200 N/mm² Härte)
12-14 Gew.-% Wasser.

Porosität besser ausgasen können. Obwohl der Scherben innerlich wesentlich poröser ausgestaltet ist als bei üblichen Kaminrohren, steigt die Wasseraufnahme gegenüber den dichten Scherben nicht wesentlich an. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Kammerporen parallel zur Außenhaut des Kaminrohres liegen und mit dieser nicht in Verbindung stehen. Die Texturporosität ist äußerlich kaum erkennbar und beeinflußt in keiner Weise das äußere Erscheinungsbild des Kaminrohres.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein quergeschnittenes, etwa viereckiges "stranggepreßtes Kaminrohr. is

Fig. 2 einen Ausschnitt gemäß II in Fig. 1.

Das Kaminrohr besteht aus dem Scherben 1 mit den Preßwandungen 2 und 3. Der Scherben 1 weist die Ton-Bindemittelmatrix 4, Schamotte-Gemengeteilchen S sowie das Texturgranulat 6 auf. Vom Texturgranulatkorn 6 ausgehend erstrecken sich schweifförmig Porenkammern 7, deren Längsachse parallel zur Wandung 2 bzw. 3 und etwa parallel zur Längsachse 10 des Kaminrohres verläuft. Diese im dargestellten Beispiel wandparallel orientierten Kammern 7 ergeben zusammen mit der Anordnung der Granulatkörner 6 in der jeweils linken Ecke der Kammern 7 die neue, die Temperaturwechselbeständigkeit erhöhende Textur, die jedoch die Festigkeit des Kaminrohres nicht beachtlich beeinflußt.

Das Gefüge des Scherbens sowie die Textur sind auf der Zeichnung lediglich beispielhaft dargestellt. Selbstverständlich kann das Gefüge in bezug auf die Schamotte-Gemengeteilchen und die Texturgranulatkörner dichter oder weniger dicht ausgebildet sein. Außerdem kann die Texturrichtung, d. h. der Verlauf der Längsachse 8 der Kammern 7, wandparallel und gleichzeitig parallel zur Längsachse 10 des Kaminrohres gewählt werden. Wesentlich ist jedoch, daß durch die Textur die Temperaturwechselbeständigkeit erhöht und die Festigkeit des Kaminrohres nicht erheblich gemindert wird.

Bekannt ist, Schamotte sowie Schamotteersatz, z. B. Porphyr, ais Geriistbiidner in Tön bzw. in keramischen Scherben zu verwenden. Der erfmdungsgemäße Granulatzusatz führt nicht zur Gerüstbildung, sondern zur Aufspaltung bzw. Auflockerung der üblicherweise dicht gepreßten Tonmassen, wodurch ein thermisch-elastischer Scherben erhalten wird. Die relativ harten Texturgranulatkömer zerschneiden beim Preßprozeß Vorzugs- so weise parallel zur Oberfläche die Tonmasse, wodurch eine gefederte keramische Schichtstruktur entsteht. Diese gewünschte Textur kann man jedoch nur mit einem harten, abriebfesten Zuschlagstoff erreichen, der beim Preßprozeß nicht selbst zerstört oder zermürbt wird. Es wird bei dem Kaminrohr somit mit dem Texturgranulatkorn kein Gerüst, sondern das Gegenteil, nämlich eine aufgelockerte Masse, erzeugt. Bei der Erfindung wird durch einen bei der bildsamen Verformung auftretenden Spaltungseffekt die Masse aufgelockert und dadurch insbesondere die Temperaturwechselbeständigkeit wesentlich verbessert. Dieser Spaltungseffekt wird in besonders hohem Maße durch eine Strangpressung der Masse mit einer Schneckenpresse bewirkt.

Aus der Auflockerung ergibt sich ein weiterer Vorteil bei Verwendung insbesondere mit bituminösen Stoffen angereicherten Tonen, die im Brand aufgrund der Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines porösen Kaminrohrs auf der Basis von Ton und Schamotte, s wobei Ton mit üblichen Gemengeteilen, körniger Schamotte und mit Wasser zu einer feuchten, bildsamen keramischen Masse gemengt werden, die Masse zu einem Rohrstrang gepreßt, der Rohrstrang abschnittsweise geschnitten und der Rohrabschnitt gebranntwird, dadurch gekennzeichnet, daß dem üblichen Gemenge ein scharfkantiges, abriebfestes Granulat in einer Menge von 5-20 Gew.-%, einer Korngröße von 2-6 mm und einer Härte > 180 N/mm² zugesetzt, eine Bildsamkeit der Masse nach Pfefferkorn von 1,2-1,5 eingestellt und das Strangpressen derart durchgeführt wird, daß die scharfkantigen Granulatkörner langgestreckte, geschlossene, sekundär-texturartig angeordnete Poren im Rohrstrang bilden, deren Längsachsen im wesentlichen parallel zur Wandung des Rohrstrangs liegen, und eine Porosiät des gebrannten Scherbens von 10 bis 25% erzielt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Granulat ein Basaltgranulat verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Granulat ein Schlackengranulat verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangpressen mit einer Schneckenpresse durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Feuchtigkeitsgehalte in der Masse eingestellt werden, die zwischen 10 und 20 Gew.-% liegen.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse vor dem Strangpressen mit Heißdampf beaufschlagt und dadurch die Temperatur der Masse auf 55-7O⁰C erhöht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse verwendet wird, bestehend aus:

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